概述
時間統一系統是提供標準時間信號和頻率信號的整套電子設備,簡稱時統系統。在航天活動中,各測控站所獲取、記錄測量數據和事件都必須有嚴格統一的同一時間標準才對它們進行分析和處理,才具有使用價值。時間信號用於控制程式儀器,完成火箭、飛彈的點火和使儀器程式工作。
種類
航天活動中常用的標準時間有三種:
1、世界時(UT):以地球自轉為基礎的時間計量系統,由於地球自轉速度變化的影響,這種時間的刻度是不均勻的。
2、原子時(AT):以原子共振現象所產生的恆定頻率為基準而建立的時間計量系統,它的時間刻度十分均勻。
3、協調世界時(UTC)::以原子時秒長為基礎,時刻儘量接近於世界時的一種時間計量系統。協調世界時秒長嚴格等於原子時秒長,起點與世界時基本一致,用跳秒辦法使其與世界時的刻度差總小於0.9秒。這樣既能保持時間刻度的高度均勻,又能使它與地球自轉密切相關。
組成
時間統一系統由時統中心和若干時統分中心組成,其設備有定時校頻接收機、頻率標準源、時間碼產生器和放大分配器等設備組成:
1、定時校頻接收機接收本國或外國發播的標準時間信號和標準頻率信號來同步本地的時間和頻率。傳播標準信號的常用信道有有線、短波、長波、電視和衛星等。
2、頻率標準源產生高準確度和高穩定度的標準頻率信號,它使一定的時間頻率同步精度得以保持,其輸出信號作為時間碼產生器的信號源及作為標準頻率信號提供給都卜勒測速等測控設備。常用的頻率標準源有石英晶體振盪器、銣原子頻率標準、銫原子頻率標準和氫原子頻率標準。
3、時間碼產生器具有使本地時間和標準時間保持一定同步精度的功能並完成時間碼信號的編碼。最常用的信號是與標準時間同步的每秒一幀的時間碼。
4、放大分配器將時間碼信號放大分路和匹配後,用電纜直接送至用戶或經有線或無線電收發信設備傳送到較遠距離的用戶。用戶可直接使用時間碼信號或將它解碼後同步本機的時間碼接口終端,以產生自己所需的各種信號。早期用戶所需各種時統信號都由時統產生後分送給用戶,現趨向於採用標準格式的時間碼信號作為時統設備與測控設備的標準接口,這樣有利於接口標準化並提高測控系統的可靠性。
套用
在航天活動中,各測控站所獲取、記錄的測量數據和事件都必須有嚴格統一的同一時間標準才能對它們進行分析和處理,才具有使用價值。時間信號還用於控制程式儀器,完成火箭、飛彈的點火和使儀器按程式工作。太空飛行器發射場、航天測控站中都配有時間統一系統,用以使各種測量設備同步工作,保證航天活動正常進行,現代航天時間同步精度已從毫秒量級達到納秒(毫微秒)量級。
發展趨勢
時間統一系統的發展趨勢是採用更高精度的時間頻率同步手段,如採用全球定位系統(GPS)定時和光纖等傳輸信道實現納秒或亞納秒量級的時間同步;採用新型原子頻率標準以提高保持時間頻率同步精度的能力;時統設備實現標準化、系列化,以滿足測控系統對時統的不同要求。